高考物理人教一轮配套课件7.5实验九测定电源的电动势和内阻

1、2.实验原理是怎样的？ 闭合电路欧姆定律UE-Ir，式中U为路端电压，r为电源内阻，I为流过电源的电流，E为电动势，只要测得两组(I，U)值，列方程组： U1E-I1r 可求出E、r U2E-I2r 或多测几组(I,U)值，画出U-I图线，利用图线的截距和斜率求得E和r。,1.实验目的是什么？ (1)进一步理解闭合电路欧姆定律，掌握用伏特表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法。 (2)进一步熟悉电压表、电流表、滑动变阻器的使用、量程选择及电表内阻对测量电路的影响。 (3)掌握用图象法求电动势和内阻的方法；理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象(即U-I 图象)，与纵、横坐标轴交点坐标的物理

2、意义以及图象斜率的物理意义。,3.实验器材有哪些？ 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸。,学案5 实验九：测定电源的电动势和内阻,1、实验步骤 (1)连接电路，如图7-5-1所示。电流表取0.6A量程，电压表取3 V量程，移动触头位置，使开关刚闭合时，连入电路中的有效阻值最大。,(2)测几组(I,U)值。闭合开关，移动变阻器触头位置，使电流表有明显示数，记下一组(I,U)值；断开开关，用同样方法，多次移动变阻器触头位置，记录多组(I,U)值，然后填入表格中。 (3)断开开关，拆除电路，整理好器材。,图7-5-1,一、实验过程,本实验一般利用作出U-I图线的方法处理

3、实验数据 1.建立坐标系、描点。纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度，使所描绘的图线分布绝大部分坐标纸，必要时纵坐标可以不从零开始计数。 2.根据描出的坐标点作出U-I图象。应使图象尽量多地通过描出的点，不在图象上的点要尽量对称地分布于图线两侧。对于个别离图线较远的点，误差很大，应坚决舍弃。如图7-5-2所示。 3.测算电动势和内阻 (1)图线与纵轴交点为E。 (2)图线与横轴交点为I短=E/r。 (3)图线的斜率的绝对值表示r=|U/I|。,2、数据处理,图7-5-2,二、注意事项 1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)。 2.在实验中不要

4、将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源。 3.测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均。 4.在画U-I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差。,5.干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图 7-5-3(甲)所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如图7-

5、5-3 (乙)所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势。要在直线上任取两个相距较远的点，用r=|U/I|计算出 电池的内阻r。,图7-5-3,三、误差分析 1.测量电路存在系统误差，I真=I测+IV中未考虑电压表的分流作用。 2.由于接线不紧，易造成接触电阻，使内阻测量值偏大。 3.每次读完电表示数后，没有立即断电，而是长时间闭合开关S，甚至在改变滑动变阻器阻值的全过程中始终放电，造成电池电动势E下降，内阻r增大。 4.用图象法求E和r时，由于作图不准造成的偶然误差。,例1 2012年高考重庆理综卷某中学生课外科技活动小组

6、利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如图7-5-4所示。 （1）测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端 的电压U和流过电源的电流I，依据公式 ， 利用测量数据作出U-I图象，得出E和r。 （2）将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结 果的影响，请在题图7-5-4中用笔画线代替导线连接电路。 （3）实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电 池的U-I图象如图7-5-5中（a）、（b）、（c）、（d）所 示，由此可知： 在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势 （填 “增大”“减小

7、”或“不变”），电源内阻 （填“增大”“减小” 或“不变”）。曲线（c）对应的电源电动势E= V，内阻 r= ，当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出功 率P= mW。（均保留三位有效数字）,图7-5-4,图7-5-5,增大,不变,0.975,478,0.268,U=E-Ir,例2 用图7-5-6所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池 的内阻较小，为了防止 在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一 个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导 线外，可供使用的实验器材还有： (a)电流表(量程0.6A、3A)； (b)电压表(量程3 V、15V)； (c)定值电阻(阻值1、额定功率5

8、 W)； (d)定值电阻(阻值10，额定功率10W)； (e)滑动变阻器(阻值范围010、额定电流2A) (f)滑动变阻器(阻值范围0100 、额定电流1A) 那么 (1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电流表的量程应选择_A；R0应选择 _的定值电阻，R应选 择阻值范围是_的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是_。,由于电源是一节干电池(1.5 V)，所以选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5 A左右，所以选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成

9、的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010 能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100 会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。 关于系统误差一般是由测量工具和所用测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测r真。,3,0.6,1,010,电压表的分流,图7-5-6,方法点拨：明确实验中U为路端电压，I为干路电流，由闭合电路欧姆定律求得电动势E和内阻r。,2012年高考福建理综卷某研究性学 习小组欲测定一块电池的电动势E。 （1）先直接用多用电表测定该电池电动势。 在操作无误的情况下，多用

10、电表表盘 示数如图7-5-7，其示数为 V。 （2）然后，用电压表V、电阻箱R、定值电 阻R0、开关S、若干导线和该电池组成 电路，测定该电池的电动势。 根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图7-5-8连接 成完整电路。,图7-5-8,图7-5-7,9.4,闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应的示数U。该学 习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算 出相应的1/R与1/U的值。请用表中数据在坐标纸上描点，并在图 7-5-9中作出1/U-1/R图线。 从图线中可求得E= V。,图7-5-9,10.0,2.某学生小组在用伏安法测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验室

11、备有下列器材： A.待测干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为1.0 ) B.电流表 (量程00.6 A，内阻约为0.5 ) C.电压表 (量程00.6 V，内阻为RV=2 000 ) D.滑动变阻器R(020 ) E.定值电阻R0若干 F.开关和导线若干 (1)若欲较精确地测出电源的电动势和内阻，需扩大电压表量程，实验室 中有以下四种阻值的定值电阻供选择，则定值电阻R0应选取( ) A.2 000 B.4 000 C.6 000 D.8 000 (2)请在方框中画出该实验电路原理图,B,电路如图所示,(3)该小组同学根据实验电路，测出七组实验数据，并利用 测出的数据直接绘出了U-I图线(如图

12、7-5-10所示，I为电流 表 的示数，U为电压表 的示数)，若把电流表和改 装后的电压表当成理想电表，则依图线可得被测电池的 电动势E=_V，内阻r=_。 (4)该实验测得的电动势和内阻的值与真实值存在误差，产 生误差的原因可能是：_ _ _。,从原理E=U+Ir，电流应是电路中的总电流，由于电压表的分压，使得电流表测量的值比总电流小，引起测量误差,1.50,1.08,图7-5-10,1.在做“测定电源的电动势和内阻”的实验时，备有下列器材选用： A.干电池一节(电动势约1.5 V) B.直流电流表(量程00.63 A，0.6 A挡内阻0.10 ，3A挡内阻0.025 ) C.直流电压表(量

13、程0315 V，3V挡内阻5 k，15 V挡内阻25k) D.滑动变阻器(阻值范围015 ，允许最大电流1A) E.滑动变阻器(阻值范围01000 ，允许最大电流0.5A) F.开关 G.导线若干根 H.电池组 (1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小)在 图7-5-11所示的实物图上连线。,图7-5-11,图7-5-13,(2)如图7-5-12所示，电流表指针停止在图示位置，量程取0.6A挡时读数为_；量程取3A挡时读数为_，电压表指针停在图示位置，量程取3V挡时读数为_；量程取15V挡时读数为_。,(3)根据实验记录，画出的UI图象如图7-5-13所示，可得待测干电池的内电阻r为

14、_。,图7-5-12,见图(变阻器用015即可),0.29A,1.43A,0.64V,3.2V,1,(2)请完成下列主要实验步骤： A.检查并调节电压表指针 指零；调节电阻箱，示 数如图7-5-14(c)所示， 读得电阻值是_； B.将开关S1闭合，开关S2 断开，电压表的示数是1.49 V； C.将开关S2 _，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1。 (3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计算结果保留两位 有效数字)。 (4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势值比实际值偏 _(填“大”或“小”)。,2某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定

15、值电阻(R0=5)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图7-5-14(a)。 (1)在图7-5-14(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路 的连接。,图7-5-14,见图,20 ,闭合,0.69 ,小,3.实验室中有下列器材：量程3 V的电压表 (内阻较大)、滑动变阻器R、定值电阻R1=4、开关S、导线若干。欲测量某一电源的电动势E及内阻r(E约为4.5 V，r约为1.5 ) (1)请从电阻箱R，量程0.5 A的电流表 中，选出一个器材，设计一 个测量方案(画出实验电路原理图即可)。,(2)用图象法处理由你设计的实验得到的数据时，要使图线是直线如何建立坐标轴？如何进一步由图象求得待测电源的电动势E和内阻r。,(3)按你设计的实验电路原理图，从图7-5-15实物图中挑选实物并进行连线。,图7-5-15,实验中电流的最大值为0.5A，此时电源内电压约1.50.5 V=0.75 V，外电压4.5 V-0.75 V=3.75 V高于3 V，故无法直接用电压表测量路端电压。应将定值电阻R1用作保护电阻，进行串联分压，使得电压表只测量外电路的部分电压。,方案二：(1